隨著中國鑄造行業的發展，鑄件的生產已經逐步邁向自動化，數字化以及綠色化。在各類鑄造工藝當中，鑄造模具的使用日益頻繁，同時下游鑄件需求行業對鑄件的品質及功能結構要求日新月異。基于此，3D打印技術在鑄造行業應運而生。
　　目前，鑄造業內對3D打印技術的認識還不夠清晰，大多數業內人士都認為3D打印技術只能作為鑄件研發機構的專享技術，其實不然，3D打印技術在鑄造企業的實際生產當中大有作為。同時還有部分鑄造業內人士認為3D打印技術將顛覆傳統鑄造行業，其實這也是夸大其詞。3D打印技術只有與傳統鑄造工藝技術有機銜接，這樣才能更大限度的發揮3D打印技術的優勢。此兩者相輔相成，同為制造優質鑄件而服務。
　　１．3D打印技術類型
　　第一類是3DP技術暨三維印刷技術，目前應用于鑄造樹脂砂型芯、蠟粉、金屬及玻璃等打印業務的工業級3D打印機（見圖1）。
　　第二類是SLS技術暨選擇性激光燒結技術，目前應用于塑料、蠟粉及金屬等打印業務的消費級和工業級3D打印機（見圖2）。

圖1 3DP技術3D打印機

圖2  SLS技術3D打印機

　　以上兩種3D打印技術都屬于增材制造技術，其他增材制造技術不在此累述。
　　2．3DP打印技術在鑄造行業的應用
　　3D打印技術具體應用于鑄造工藝當中的造型及制芯工部，用來快速制造砂型/芯且省去模具；澆注鋁合金件時無需砂箱，采用低壓或重力澆注方式，澆注鑄鐵、鑄鋼件時需配合砂箱工作。
　　首先，我們來了解一下傳統鑄造技術與無模鑄造技術——3D打印技術的工藝特點比較。
　　傳統鑄造工藝流程：客戶鑄件訂單→鑄件CAD設計文件→鑄件砂型/芯設計→鑄型模具及芯盒模具設計→鑄型模具制造→芯盒模具制造→造型制芯→下芯或組芯→澆注→獲得鑄件。
　　無模鑄造——3D打印技術工藝流程：客戶鑄件訂單→鑄件CAD設計文件→鑄件砂型/芯三維設計→3D打印砂型/芯→下芯或組合砂型（砂芯一體化打印成形，無需組芯）→澆注→獲得鑄件。
　　從兩者工藝流程比較不難看出，3D打印技術中的砂型/芯制造省去了傳統鑄造當中的模具設計及制造工藝，故稱為無模化鑄造。
　　3D打印技術：三維印刷3DP技術原理概述
　　工作原理：交替鋪設粉材（粉材由鑄造砂與固化劑混合），然后選擇性噴涂樹脂粘結劑，常溫自硬成形（見圖3）。

圖 3

　　技術特點及優勢：從CAD數據逐層使砂型/砂芯數字化、具體化 ，具有節約成本，無需模具；提高產品質量，設計自由化 ；縮短研發制造周期，快速鑄造工藝 ；可獲得高品質鑄件。
　　目前3DP打印技術可針對呋喃樹脂、堿酚醛樹脂及水玻璃類型的粘結劑進行無模化3D打印作業，同時還針對寶珠砂、鋯砂、合成砂等鑄造材料進行3D打印作業。
　　圖4為一臺典型的樹脂砂型/芯3D打印機設備，同時這也是我國總理李克強在2016年2月參觀考察寧夏共享集團時所點贊的3D打印機機型。圖5是該打印機打印的內腔復雜鑄件的砂型/砂芯。其主要技術參數如下。
　　打印尺寸（砂箱尺寸）：1800mm×1000mm×700mm。
　　打印速度： 60～ 165L/h。
　　分層厚度：0.28～ 0.50mm。
　　打印分辨率：X/Y  0.1mm/0.1mm。
　　打印材料：硅砂、鋯砂、寶珠砂及合成砂等。
　　獲得鑄件材質：輕金屬、有色金屬、鑄鐵及鑄鋼。
　　設備外形尺寸：7000mm×3586mm× 2860mm。
　　設備重量：6500kg。
　　供電要求：400V/3相，15kW。
　　數據接口：STL。

圖4 樹脂砂型/ 砂芯3D打印機

圖 5

　　對于3D打印技術在鑄造行業應用領域，包括航空航天領域，汽車業，泵閥行業，衛浴行業，液壓件以及逆向工程。該技術特別適合試樣件的研發制造以及中小批量鑄件的生產，主要特點在于省去模具的開發時間及費用，它打印的復雜砂型/芯與傳統鑄造工藝的造型制芯比較，具有絕對優勢。同時設計的砂型/芯無拔模斜度（甚至可以倒拔模），無工藝性補貼，澆冒口的開設也不受任何限制，完全可以按照最優的方式進行。
　　（1）可實現復雜、細小零件的精密成形，如圖6所示。

圖6

　　（2）可實現復雜型腔的整體。
　　圖7是傳統的制芯后及組芯工藝方法。傳統砂芯的組合存在人工誤差問題，故不能保證鑄件尺寸精度。

圖7 傳統制芯/人工組芯工藝

　　圖8是3D打印砂型/砂芯，一體化成形，避免了人工組芯時產生的誤差，同時打印出的砂芯無分型線，避免了內腔夾砂等鑄造缺陷，這樣也就提高了鑄件內腔表面的質量。

圖8 3D打印一體化砂型/砂芯

　　對于一般的中小鑄造企業，應用3D打印技術可以開發未知的鑄件訂單。
　　舉例說明，國內某鑄造廠近期接到一中小批量鑄件訂單，但是此鑄件訂單的鑄件，以前從未生產過，而且交貨期為1~2個月。若用傳統鑄造方式，制造周期在4~6個月。主要是模具開發及應用驗證時間太長，影響了交貨期。若應用3D打印技術，由于無需鑄造模具，故制造周期約1個月，這樣大大縮短了生產周期，滿足了交貨期，獲得客戶好評。
　　3D打印技術與鑄造各工部（不含熔模及其他特種鑄造工藝）的銜接應用工藝路線如圖９所示。

圖 9

　　3D打印技術只有與傳統鑄造工藝技術相結合，使其融入其中，這樣才能發揮它的最大優勢。
　　3. 結語
　　目前3D打印技術在鑄造行業的應用仍未普及，但這并不影響3D打印技術作為一項新趨勢在鑄造行業的應用及發展。未來鑄造工廠的走向是數字化、綠色化、無人化。只有緊緊把握鑄造行業發展的脈搏，我們才不會被鑄造行業內的高端技術工藝所淘汰。我們深信3D打印技術將為鑄造行業的快速發展注入新的動力。